动物医学进晨.2006。27(2):38—40 Progress in Veterinary Medicine HM CoA还原酶的结构和调节 李文全,王子花,申瑞玲 (山西农业大学动物科技学院,山西太谷030801) 中圈分类号:¥852.23IQ55 文献标识码:A 文章编号:1007—5038(2006)02—0038”03 摘要:3一羟基一3一甲基戊二酰辅酶A(3一hy一 修饰调节等。 1 HMG-CoA还原酶的结构 droxy-3-methylglutaryl coenzyme A,HM CoA)还原酶是胆固醇合成的限速酶。该酶 HM C0A还原酶的基因位于人5号染色体 kb。含有一个2 667 bp开放阅读框。HM CoA还 原酶基因含有20个外显子和19个内含子。启动子 区有固醇反应元件(sterol responsive element。 SRE)。雌激素反应元件(estrogen response element。 ERE)和cAMP反应元件(cyclic AMP response ele- q14.和小鼠13号染色体上.基因编码约为26 的生成除了受到它的底物正向调节和终端产 q13.3-物的反馈调节外,还受各种激素的调节。文 章就HMG-CoA还原酶的结构,以及胆固醇、 胆汁酸、激素包括胰岛素、胰高血糖素、甲状 腺素、糖皮质类激素和雌激素对HMG-CoA 还原酶生成的调节进行了概述。 关键词:HMG-CoA还原酶;结构;调节 ment。CRE)。转录发生在翻译起始子5 上游68至 100个核苷酸的多个位点处,到目前为止发现至少 胆固醇是构成细胞生物膜的成分,又是体内合 存在9个转录起始点[1]。HMG-CoA还原酶是N一 成胆汁酸和类固醇激素的前体。对于维持细胞膜的 甘露糖糖蛋白,由4个分子质量为97 ku的相同亚 完整性和体内生命活动具有重要的意义。但体内过 基组成,每个亚基有888个氨基酸残基组成,磷酸化 多的胆固醇会引起动脉粥样硬化等心脑血管疾病。 位点位于第872个氨基酸。每个亚基分为3个不同 HMG-CoA还原酶位于细胞内质网内,是胆固醇合 的区域。其氨基端的339(1~339)个氨基酸跨膜区, 成的限速酶,通过调节该酶的活性能够维持体内胆 110(340-- ̄449)个氨基酸的连接区,羟基端域的439 固醇的稳定。HMG-CoA还原酶在多水平上受到调 (450- ̄888)个氨基酸组成的催化区,而氨基端经8 节,包括底物的正向调节,终端产物的反馈调节,激 次跨内质网膜并通过短环锚在内质网膜上。跨膜区 素调节,以及转录水平、mRNA稳定性、翻译和共价 由I 67个氨基酸残基组成。且和固醇反应元件结 收稿日期:2005-10—17 作者筒介:孛Jl ̄k-(1974--)。男。山西大同人,硕士研兜生。主要从事基础兽医学研兜. Advance in the Application of Liposome as the Immune Adjuvants of Vaccine ZHOU Hong-lei。,LI Chun-ling ,WANG Gui-ping .HOU Jia—fa2 (1.Institute ofVeterinaryMedicine,GuangdongAcademy ofAgricultural Sciences,Guangzhou。Guangdong。510640-China; 2.College of Veterinary Medicine.Nan1ingAgricultural University,Nanjing,Jiangsu。210095。China) Abstract,Liposome as a new type of adjuvant for vaccine can enhance the response of body fluid immunity and cell mediated immunity simultaneously,having a function of increasing effect on the vaccineThrough .analyzing the function mechanism of liposome,we summarized some cxcellcnces of liposome as the ad]uvant and the applications in the antibacteria,antivirus,antiparasite and antitumor vaccinesThe problems existed .were enumerated and the improved means were put forward.Liposome has good prospects of application. Key words:liposome vaccine;immune adj uvant 维普资讯 http://www.cqvip.com
李文全等:HMG-CoA还原酶的结构和调节 合蛋白(sterol response element binding protein, SREBP)的裂解激活蛋白(cleavage-activating pro— tein。SCAP)的固醇敏感域(sterol sensitive domain, SSD)具有很相似的胆固醇敏感区。 2胆固醇的反馈调节 体外研究表明。胆固醇能够在转录水平调节 HMG-CoA还原酶。胆固醇的转录调控和细胞内的 固醇反应元件结合蛋白(SREBP)密切相关。当细 胞内胆固醇水平减少时,内质网上SCAP/SREBP 复合物的固醇敏感区能感受到这一变化,SCAP护 送SCAP/SREBP复合物进入高尔基复合体,接着 经过活化的位点1蛋白酶(site 1 protease,SIP)和 位点2蛋白酶(site 2 protease,S2P)切割SREBP前 体并释放SREBP进入细胞核内,且结合在DNA的 固醇反应元件上,从而促进HMG-CoA还原酶的转 录;相反,当胆固醇的水平升高时,胆固醇和SCAP 的固醇敏感区结合。阻止SCAP/SREBP复合物进 入高尔基复合体,结果SREBP停留在内质网上不 能进入细胞核,同时进入细胞核的SREBP也被降 解。体内研究表明,不同动物的调节方式可能不同, 大鼠主要在翻译水平调节,而仓鼠和小鼠表现在转 录水平上[ 钉。胆固醇也能加快还原酶的降解,体外 比较研究一致地表明,胆固醇能够加快还原酶的降 解。这种降解是依赖跨膜区的泛素一蛋白酶途径。 当细胞内的胆固醇的浓度升高时,胆固醇能通过直 接结合到还原酶上或间接结合到内质网的受体上并 引起还原酶的构象发生变化,使还原酶SSD和In— sig(内质网上的一种跨膜蛋白)结合,导致与泛索化 相关的酶集合,使还原酶泛素化,泛素化的还原酶然 后被蛋白酶降解[引。Ness G C等 研究表明,胆固 醇没有改变大鼠肝还原酶的降解和泛素化。这种矛 盾可能反映了体内调节和体外调节的差异性。 3胆汁酸对HMG-CoA还原酶的调节 胆汁酸是胆固醇代谢的主要终产物。研究发现, 给大鼠饲喂含胆酸、脱氧胆酸和鹅脱氧胆酸的日粮, 可以显著降低肝还原酶的mRNA水平、酶活性和酶 含量[7]。用消胆胺干扰胆汁酸的肝肠循环,能够使大 鼠肝HMG-CoA还原酶mRNA的水平提高3倍[8], 这表明胆汁酸能够提高HMG-CoA还原酶mRNA丰 度。但目前胆汁酸这种转录调节机制还不清楚。 4激素调节 4.1胰岛素和胰高血糖素 大量研究表明,胰岛素可以使还原酶的活性增 加。当注射链脲霉素致大鼠糖尿病时。可以使肝 HMG-CoA mRNA水平在18 h内下降12 ,酶含 量降低到几乎不可测量的水平,而给予胰岛素1 h 后,mRNA和酶含量几乎恢复到正常水平[ ],这表 明胰岛索可以提高HMG-CoA还原酶mRNA水 平。胰高血糖素与胰岛索的作用恰恰相反。 4.2 甲状腺素 给予甲状腺切除的大鼠大剂量甲状腺素L。能 够显著提高肝HMG-CoA还原酶的活性。mRNA和 酶含量也提高2倍~3倍,同时能够促进7_羟化酶转 u]。用几乎受体饱和的T3治疗脑垂体切除大鼠, 也可以使肝HMG-CoA还原酶活性、mRNA水平和 酶含量提高3O倍[ ]。进一步研究表明。mRNA水平 提高的原因是由于转录速率的提高,伴随着mRNA 稳定性的增强,还原酶半衰期从2.5 h变化为大约 15 h[¨]。这些研究都表明,甲状腺素可以提高HMp C0A还原酶mRNA转录速率和稳定性。 4.3糖皮质类激素 大鼠肾上腺切除后可以导致机体内HM C0A 还原酶mRNA半衰期从3 h变为1O hcH]。地塞米 松治疗可以显著抑制T3引起的脑垂体切除大鼠诱 导的还原酶mRNA和酶含量提高,且mRNA半衰 期从13.5 h降到2.5 h,但不能抑制T 诱导的 HMG--CoA还原酶转录速率。这些研究结果表明, 糖皮质类激素能够降低酶mRNA的稳定性。 4.4雌激素 雌性大鼠HMG-CoA还原酶活性比雄性大鼠 的高2倍~3倍。性腺切除的大鼠体内HMG-CoA 还原酶的活性比正常大鼠的低40 ~60 ,而皮肤 埋植17- ̄]雌二醇,则可以恢复还原酶活性[1 。将 17- ̄]雌二醇给予雄性蟾蜍,可以使肝HMG-CoA还 原酶的活性提高4O多倍,mRNA水平提高23倍, 但转录速率没有变化n 。这些研究结果表明雌激 素能够增强还原酶mRNA的稳定性。 5 HMG-CoA还原酶的昼夜节律 HMG--CoA还原酶具有昼夜节律性。其活性在 白天很低,而在夜晚活性开始升高,其最大活性在午 夜12点。近年所使用的免疫印迹方法研究表明。酶 活性与酶含量同步变化[1叼。这说明HMG-CoA还 原酶的日变异主要是由于酶含量变化引起的。糖尿 病大鼠可以消除这种日变异并导致酶活性降低,而 给予胰岛素,则在2 h内能恢复到正常水平。说明胰 岛索可能负责还原酶活性日变异。 6 空腹 动物试验表明,饥饿和禁食可以使HMG-CoA 维普资讯 http://www.cqvip.com
40 动物医学进展2006年第27卷第2期(总第148期) 1991・Z66 t 9413—9418. 还原酶合成和酶活性大幅度下降。大鼠24 h和 48 h的禁食,能够显著降低还原酶的mRNA和酶含 [8]Shefer S,Nguyen L B,Solen G.Differing effects of cholesterol and taurocholate on steady-state hepatic HMG-CoA reductase 量,且酶含量和酶活性呈现很好的正相关["。这表 nd cholesterola 7-hydroxylase activiies atnd mRNA levels in 明禁食可能降低还原酶的合成来调节胆固醇合成。 the rat[J].J Lipid Res.1992,33l1193-1200. [9]Ness G C.Wiggins L.Zhao Z.Insufin increases hepatic 3-hy— droxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase mRNA and im— 7小结 随着人们生活水平的提高和生活方式的改变, 高血脂、高血压、高血糖患者呈上升趋势。临床上已 munoreactive protein levels in diabetic rats[,J].Arch Biochem Biophys,1994,309l193-194. 经使用沙汀类药物通过竞争抑制HMG-CoA还原 酶的活性来治疗高血脂。对还原酶的结构和调节机 制的进~步认识和理解,将有助于更好地开发可以 [1O]Ness G C,Zhao Z,Wiggins L.Insulin and glucagons modu— late hepatic 3-hydroxy-3一methylglutaryl coenzyme A reduc- ase acttiity by affectving immunoreactive protein levds[,J].J Biol Chem.1994。269t29168-29172. 抑制还原酶活性或加快还原酶降解的新药物,提供 高血脂治疗的新方法。 [11]Ness G C.Lopez D.Chambers C M.Effects of 1-triiodothyro- nine and the thyromimetic I,949O1 on serum lipoprotein lev— els nd hepatiac low-density lipoprotein receptor,3-hydroxy-3一 methylglutaryl coenzyme A reductase and apo A I gene ca- 参考文献: [1]Humphries S E,Tara F,Henry I,et a1.The isolation,charac- tedsations.and chromosomal assignment of the gene for hu- pression[-J].Biochem Pharmacol。1998.56t121一l29. [123 Sample C E。PencLleton L C,Ness G c.Regulation of 3-hy— droxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductasc mRNA levels man 3-hydroxy-3一methylglutaryl coenzyme A reductase(HMG- CoA reductase)[J].Hum Genet。1985.71 t 254-258. [2]Chambers C M.Ness G C.Dietary cholesterol regulates hepat- ic 3一hydroxy-3一methylglutaryl coenzyme A reductase gene ex- by l-triiodothyronine[,J].Biochemistry,1987,26 727—731. [13]Simonet W S。Ness G C.Transcriptional and post-transcrip— tional regulation of rat hepatic 3-hydroxy-3一methylglutaryl pression in rats priarimly at the level of translation I-J].Arch Biochem Biophys.1998,354t317—322. coenzyme A reductase by thyroid hormones[,J].J B l Chem. 1988,263 l12448-I2453. [3]NessGC,KellerRK,PendletonLC.Feedback regulation of hepatic 3-hydroxy-3一methylglutaryl coenzyme A reductase ac- [14]Simonet W S,Ness G C.Post-transcription regulation of 3一 hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase mRNA in tivity by dietary cholesterol is not due to altered mRNA levels [刀.J Biol Chem,1991,266 l14854-14857. rat Iiverl Olucocorticoids block the stabilization cansed by [4]Shimomura I,Bashmakov Y。Shiano mH.Cholesteolr feeidng reduces nuclear forms of sterol regulstory element binding pro- thyroid hormones,[J].J Biol Chem.1989。264t569 573. [15]Carlson S E,Mitchell A D,Carter M L Evidence that physi— ologic levels of circulating estrogens and neOnatal sex-imprint— ing modify postpubertal hepatic microsomal 3-hydroxy ̄3 telns in hamster liver,[J].Pmc Natl Acad¥ci,1997,94 l 12354— 12359. [5] Song B L・Russell A.DeBose-Boyd,Ubiquitination of 3-Hy droay-3-methylglutarybCoA reductase in permeabili ̄ed ceils mediated by cytosohc elanda putative membrane-bound ubiq- methylglutaryl coenzyme A reductase activity[J].Biochem Biophys Acta,1980。633l154-161. [16]Hen H.Shapiro D J.Nueleotide sequencc and estogenr indue— tlon of Xenopu¥laevis 3-hydroxy-3一methylglutaryl coenzyme uiitn.gase[J].J Biol Chem,2004,28798—28806. [6]Ness G C,Holl R C.Degradation of HMG-CoA reductase in rat nVer is cholesterol and ubiquiitn independent[J].Febs Let- tar,Z005.3126-3130. A reductase[J].J Bi01 Chem,1990,265 l4622—4629. [17]Ness G C.Chambers C M.The diurnal vairation of hepatic HMG-CoA reductase activity is due to changes in the level of [7]Duckworth P F,Vlahcevic Z R,Studer E J.Effect of hydro- phobic bile acids on 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A immunoreacitve protein[J].Arch Biochem Biophys.1996。 327。41—44. rnducatse acitvity and mRNA levels in the rat[J].J Biol Chem. Structure and Regulation Of HMG-CoA Reductase LI Wen-quart,WANG Zi-hua。SHEN Rui-lin (Collage of Animal Science and Technology.Shanxi Agrcultural Uniwrsity。Taigu。Shanxi。030801,China) Abstract:3一hydroxy-3一methylguharyl coenzyme A(HMC--CoA)reductase is generally regarded as catalyzing the rate-limiting step in synthesis of cholestero1.It is regulated by various hormones。substratas and ter— minal products.This paper focused on HMG-CoA reductase structure and regulation of cholesterol。bile acid,hormones including insulin,glucagons,thyroid,glucocorticoids and estrogen. Key words:HMG-CoA reductase l structure;regulation
因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容